北风行

【唐】李白

烛龙栖寒门，光曜犹旦开。

日月照之何不及此？唯有北风号怒天上来。

燕山雪花大如席，片片吹落轩辕台。

幽州思妇十二月，停歌罢笑双蛾摧。

倚门望行人，念君长城苦寒良可哀。

别时提剑救边去，遗此虎文金鞞靫。

中有一双白羽箭，蜘蛛结网生尘埃。

箭空在，人今战死不复回。

不忍见此物，焚之已成灰。

黄河捧土尚可塞，北风雨雪恨难裁。

此诗作于唐玄宗天宝十一年（752年），是李白借乐府旧题创作的一首悲歌。诗中描写了一位居于幽州的妇女知道丈夫战死后的哀痛心情，并将个人离愁升华为对不义之战的谴责、对苍生疾苦的悲悯。“燕山雪花大如席”是诗中的名句，意境大气磅礴，气象雄浑壮阔。

风雪最能够营造寒冷和悲情的气氛，雪花真的会有席子那么大吗？燕山这个地方为什么会出现大雪呢？

雪花到底有多大

众所周知，“燕山雪花大如席”只是一种艺术夸张，并不是对现实的实际描述。那么，雪花到底能有多大呢？

世界上最大雪花的纪录， 出现于1887年美国蒙大拿州的一场暴风雪中，人们在这场风雪中观测到一片直径达38厘米、厚约20厘米的雪花，其尺寸堪比奶锅。这种巨型雪花并非由单一雪晶组成，而是由数百甚至数千个雪晶在降落过程中相互粘连形成的聚合体。人们观察到的由单个雪晶组成的雪花， 也就是狭义的最大尺寸的雪花为10毫米，由物理学家肯尼斯·利布雷希特于2003年在实验室中培育并测量确认。自然界中普通雪花的直径通常小于3毫米。

既然小雪花可以通过粘连形成较大的雪花，为什么我们在现实中见不到如席子一样大的雪花呢？主要原因有以下几点。

第一，雪晶结构的天然脆弱性。从本质上说，雪花是水分子在冰核上凝华形成的六边形晶体。其微观结构呈枝杈状（树突形），密度仅为水的十分之一，内部充满了空隙。这种多孔结构导致雪花的机械强度非常低，只要受到气流、碰撞等轻微的外力作用就会断裂。如果强行让雪花扩大“生长”成席子那么大，其自身的重量足以让这片雪花在空中解体。

第二，水汽供给的物理极限。雪花的生长依赖空气中过饱和水汽的凝华作用。雪花越大，其微观结构中外围“枝杈”获取水汽的效率越低，导致在实验室中人工培育的最大单晶雪花直径仅有10毫米。此外，大型雪花表面会因凝华释放潜热而升温，加速局部融化，破坏整体结构的稳定性。换句话说，水汽扩散速率和热力学都在一定程度上限制了雪花的成长。

第三，雪花在下落过程中遭遇的机械和热力损坏。在下落过程中，达到一定尺寸后的雪花所受到的空气阻力远超其骨架的承受力，导致自身结构遭到破坏；而且，与其他雪花、雪晶或水滴发生的碰撞，也会导致雪花破碎。此外，下落中的雪花经过温度较高的低空时，表面发生融化，致使自身结构解离的速度加快。